2020年人大附中高中物理竞赛辅导课件(磁介质)铁磁质(共17张PPT)

B
Br
BS
即磁滞效应。每个H对应不同的B Hc
与磁化的历史有关。
Hc H
在交变电流的励磁下反复磁化使其温度升高的 磁滞损耗与磁滞回线所包围的面积成正比。
二、铁磁质内的磁畴结构 （1）根据现代理论，铁磁质相邻原子的电子之
间存在很强的“交换耦合作用”，使得在无外磁场 作用时，电子自旋磁矩能在小区域内自发地平行排 列，形成自发磁化达到饱和状态的微小区域。
B
பைடு நூலகம்
(3)矩磁材料——作存储元件
HC HC H
锰镁铁氧体，锂锰铁氧体
Br=BS ，Hc不大，磁滞回线是矩形。 用于记忆元件，当+脉冲产生H>HC使磁芯呈+B态， 则–脉冲产生H< – HC使磁芯呈– B态，可做为二进制 的两个态。
NI
2R
磁强计测量B,如用感应电动势测量 或用小线圈在缝口处测量；
由
r
B
oH
得出 r
~ H曲线
铁磁质的 r不一定是个常数，
它是 H 的函数
B,r
0 5 10 15 20
磁强计
B~H
r ~ H H
2、磁滞回线
铁磁质的磁化规律 磁 滞 回 线
Bs 饱和磁感应强度 Br 剩余磁感应强度 Hc 矫顽力
初始磁化曲线
2. 有很大的磁导率。 放入线圈中时可以使磁场增强102 ~ 104倍。
3. 有剩磁、磁饱和及磁滞现象。
4. 温度超过居里点时，铁磁质转变为顺磁质。
三 铁磁质的应用 (1)软磁材料
B Hc
Hc H
软磁材料作变压器的。
纯铁，硅钢坡莫合金(Fe，Ni)，铁氧体等。
r大，易磁化、易退磁（起始磁化率大）。饱和磁
例如，铁的居里点是1043K。
把一块有剩磁的铁磁质加热至居里点以上再冷却， 其剩磁会完全消失。
三种磁介质起因的比较
顺磁性 来自分子的固有磁矩。
抗磁性 铁磁性
起因于电子的轨道运动在外磁场作 用的变化。
起因于电子自旋磁矩的自发有序排列。
铁磁质的特性
1. 磁导率μ不是一个常量，它的值不仅决定于原线 圈中的电流，还决定于铁磁质样品磁化的历史。 B 和H 不是线性关系。
2020全国高中物理学奥林匹克竞赛 人大附中竞赛班辅导讲义
（含物理竞赛真题练习）
磁介质
铁磁质
一 铁磁质的磁化规律
电流表
A
测量H
换 向 开 关
电阻
测量磁滞回线的实验装置
测量B 的探头 螺绕环 （霍尔元件）
铁环 狭缝
0 5 10 15 20
磁强计
A
1、磁化曲线
原理: 励磁电流 I;
用安培定理得H H
感应强度大，矫顽力(Hc)小，磁滞回线的面积窄而
长，损耗小（HdB面积小）。
还用于继电器、电机、以及各种高频电磁元件 的磁芯、磁棒。
(2)硬磁材料——作永久磁铁
B
钨钢，碳钢，铝镍钴合金
HC
矫顽力(Hc)大（>102A/m)，剩磁Br大
磁滞回线的面积大，损耗大。
HC H
还用于磁电式电表中的永磁铁。 耳机中的永久磁铁，永磁扬声器。
当再加外磁场时， M不再增加，磁化达到饱和。
（3） 畴壁的外移及磁畴磁矩的取向是不可逆的， 当外磁场减弱或消失时磁畴不按原来变化规律逆着 退回原状。这解释了磁滞的原因。
（4）既然磁畴起因于电子自旋磁矩的自发有序排 列，而热运动是有序排列的破坏者，因而当温度高 于某一临界时，磁畴就不复存在，铁磁质就变为普 通顺磁质。这一临界温度叫居里点。
这些区域称为“磁畴”
多晶磁畴结构 示意图
（2）在外磁场作用下，磁畴发生变化。分两步：
A 外磁场较弱时，凡磁矩方向与外磁场相同或 相近的磁畴都要扩大（畴壁向外移动）。
B 外磁场较强时，每个磁畴的磁矩方向都程度 不同地向外磁场方向靠拢（即取向）。 外磁场 越强，取向作用也越强。
此上两种变化都导致单位物理小体积内磁矩矢量 和（即磁化强度M从零逐渐增大，其方向与外场 相同。外磁场越强， M也越强，这便是起始磁 化曲线的成因。
B
Bs
.ac
Br .
b
.2
c . . .1 .Hc
Bs
Hc o
Hs H
磁滞现象：B 滞后于 H 的变化
d.
e . Br
Bs
饱和磁感应强度 剩磁
B
BS .
Br
.
b
矫顽.力
HS
HC.
.f
c O HC
e . Br
d
BS
a
初始磁 化曲线
.H
HS
磁滞回线
磁滞回线--不可逆过程 B的变化落后于H，从而具有剩磁，